CN103858437A - 用于改进电视设备的频道改变的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于改变电视设备的频道的方法。在接收到调谐到期望的频道的用户命令时(301)，电视设备被调谐到期望的频道(302)并且接收音频包和视频包。视频包和音频包被缓冲在相关的缓冲区中，以便可以通过处理所缓冲的包来生成音频输出和视频输出。视频输出帧率从第一、较慢的帧率提高到预定的最终帧率。一旦根据所缓冲的视频包产生与视频输出同步的音频输出，就将视频输出帧率与帧率增加规律无关地提高到最终帧率。还公开了一种实现该方法的电视设备。

Description

用于改进电视设备的频道改变的方法
技术领域
本发明涉及适于接收广播数字电视信号的诸如机顶盒或电视机的电视设备的领域。特别地，本发明涉及用于控制电视设备的频道改变的方法。
背景技术
众所周知，电视信号包括在播放时应同步的音频和视频。
DVB(数字视频广播)标准提供了各自包含多个频道(服务)的广播传输流。每个传输流包括传输音频、视频和数据的多个基本包。
电视信号的每帧会需要用于其传送的不同带宽，例如与P帧和B帧相比，I帧更少地被压缩。所以，每个帧可被分割为不同数量的基本包并且在一个或更多个传输流中传送。
结果，音频和视频不总是在相同的传输流中传送；实际上，音频比相应的视频迟多达3秒到达。
当用户改变电视频道时，仅在电视设备已经能够接收音频和视频两者时才显示音频和视频。结果是，当用户改变频道时，取决于音频和视频之间的传送延迟，显示几秒或几毫秒的黑屏。
如果时间延迟长，用户通常认为没有信号可用而会改变频道；这往往在换台期间发生，其中用户非常快速地改变频道以概览有什么电视节目。
WO2009／047273面对频道切换时间的问题，并公开了一种用于较早地开始音频视频渲染的方法。
WO2009／047273公开了几种方法，其中在接收视频流后，以慢于正常渲染速度的速度开始视频渲染。然后使渲染速度加速，直到视频缓冲区被填满并且以正常速度渲染视频。
根据WO2009／047273公开的不同实施例，可以在视频速度加速期间，与视频同步或异步地渲染音频。在与视频异步地渲染音频的情况下，这对用户来说是恼人的。在与视频同步地渲染音频的情况下，需要音频音调算法，以补偿由降低的视频速度引入的音频失真；这样的算法会是昂贵的，并且在以非常慢的速度渲染音频的情况下不是那么高效。如果音频音调算法不可用，则根据WO2009／047273，不渲染音频直到可以以正常速度渲染视频为止；这种解决方案的缺点是可被渲染的音频没有被渲染，并且因此用户丢失了由音频携带的信息。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提出一种用于解决现有技术中的电视设备的频道改变的缺点的方法。
尤其是，本发明的一个目的是提出一种用于频道改变的方法，其降低了用户改变频道时认为没有信号可用的概率。
本发明的另一个目的是提出一种实现用于频道改变的方法的电视设备，特别是机顶盒。
本发明的这些和其它目的通过包括作为本说明书的组成部分的所附权利要求的特征的方法和电视设备来实现。
发明人已想出一种用于改变电视设备的频道的方法，其中，在接收到调谐到期望的频道的命令时，电视设备被调谐到期望的频道，并且接收音频包和视频包。视频包和音频包被缓冲在相关的缓冲区中，以便可以通过处理所缓冲的包来生成音频输出和视频输出。
视频输出帧率(即生成连续帧的频率)从第一、较慢的帧率增加到预定的最终帧率。一旦可根据所缓冲的视频包产生与视频输出同步的音频输出，就将视频输出帧率与帧率增加规律无关地提高到最终帧率。
这种解决方案的优点是在频道改变的情况下，在接收音频之前，在短时间内渲染视频。与此同时，只要可能就同步地渲染视频和音频，而无需等待视频缓冲区被填满。
在一个优选的实施例中，在产生所述同步的音频输出和视频输出之前，视频输出帧率根据单调规律增加，优选地为指数级的单调规律。以此方式，用户并不觉得电视设备不能工作，而是具有如下印象：电视设备实际上正开始呈现电视节目。
优选地，视频输出帧率提高到第二预定值，优选低于最终帧率，然后视频输出帧率保持恒定于所述第二预定值，直到接收到音频包并且输出同步的音频和视频为止。这种解决方案允许当音频以巨大的延迟到达时，音频与视频也同步。
在另一个实施例中，在从接收到第一视频包开始起的预定时间间隔之后生成视频输出。
在一个方面，本发明涉及一种包括程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行根据下面的说明书和权利要求书的教导的方法的所有步骤。
在另一个方面，本发明涉及一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令当在计算机上运行时执行根据下面的说明书和权利要求书的教导的计算机实现的方法的所有步骤。
在另一个方面，本发明涉及一种电视设备，包括输入模块，该输入模块用于接收包括电视频道的音频包和视频包的传输流。存储器模块允许缓冲音频包和视频包，并且视频输出模块和音频输出模块允许音频和视频的输出。电视设备还包括用于接收用户命令以改变电视频道的用户接口模块。控制单元可操作地连接到输入模块、用户接口模块、存储器模块、音频输出模块和视频输出模块。控制单元适合于将输入模块调谐到用户选择的电视频道上，并且分别在音频模块和视频模块上产生同步的音频输出和视频输出。控制单元还适于产生具有第一帧率的视频输出(307)并且将视频输出帧率从所述第一帧率增加到预定的最终帧率；一旦所述存储器模块包含能被控制单元处理以产生同步的音频输出和视频输出的音频包和视频包，就将帧率提高到最终帧率。
附图说明
在通过参考附图被描述为非限制性的示例的、根据本发明的编码方法和解码方法以及相关系统的优选的非排他性的实施例的详细描述中，本发明的其它特征和优点将变得清楚，在附图中：
图1示意性地示出根据本发明的电视设备；
图2示出根据本发明的实施例的音频输出和视频输出；
图3是根据本发明的实施例的方法的流程图；
图4和图5示出了在基于音频和视频之间的时间延迟的不同情况下的音频输出和视频输出。
这些附图示出了本发明的不同方面和实施例，并且在适当的情况下，通过相同的附图标记表示不同附图中的相同的结构、部件、材料和/或元件。
具体实施例
虽然本发明易于进行各种修改和替换构造，但是某些图示的实施例已经在附图中示出了并且将在下面详细描述。然而，应当理解，不是旨在将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反地，本发明涵盖落入权利要求中所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替换构造和等同内容。
在下面的说明书和附图中，相同的元件用相同的附图标记来标识。除非另有说明，使用“例如”，“等”、和“或”表示非排他性的替代方案而不限于此。除非另有说明，使用“包括”的意思是“包括，但不限于”。
图1示意性地示出电视设备100。为清楚起见，图1中仅示出了电视设备100的最重要的功能模块，然而旨在可以将其它特征设置在电视设备100上。在下面的示例中，电视设备100是机顶盒，然而，在其它实施例中，电视设备100可以是适合于输出视频信号或直接在屏幕上显示视频信号的任何装置；作为示例，电视设备可以是电视机、DVR(数字视频录像机)、移动电话或掌上计算机。
电视设备100包括前端101，该前端101用于接收数字电视信号，特别是包括MPEG压缩视频包的传输流。前端101包括调谐器，该调谐器用于调谐到用户选择的视频频道并且用于向处理器102提供IF(中频)信号。
处理器102包括CPU(中央处理单元，1020)、音频处理器1021、视频处理器1022、系统接口模块1023、连接模块1024。这些模块之间的通信是通过总线1025、例如IC2的总线来实现的。
用户接口模块、尤其是红外(IR)接收器107用于从遥控器(附图1中未示出)接收用户命令。
当用户选择电视频道时，处理器控制前端101(尤其是调谐器)调谐到所请求的电视频道。然后，由处理器102接收来自前端101的电视信号，其中，在由CPU1020执行的解析器分离接收到的传输流的视频和音频包之前，对电视信号进行解调。当视频包由视频处理器1022处理时，音频包由音频处理器1021处理。
系统接口模块1023允许与包括不同类型存储器的存储器模块103通信：非易失性存储器1030(例如闪存，NAND，NOR)、易失性存储器1031(RAM，DRAM)和存储装置1032(例如硬盘驱动器HDD或固态驱动器SDD)。
非易失性存储器存储对电视设备100的正确启动和操作来说必需的驱动和应用，而存储装置优选用于存储记录的视频流。
连接模块1024用于管理与诸如USB端口1040的外部元件104、经由以太网协议进行通信的网络接口卡1041等的连接。
因此，处理器102适于处理存储在存储装置1032中或经由连接模块1024接收到的MPEGA／V信号，例如IPTV(互联网协议电视)信号。
电视设备100还包括音频I／O模块105和视频I／O模块106。模块105和模块106用来接收来自不同源的音频和视频，例如DVD读取器、蓝光盘读取器、模以放大器、盒式磁带录像机等。模块105和模块106还表示音频输出和视频输出，例如提供给电视机的HDMI输出。
当处理器102接收到改变电视频道的命令时，开始由此参考图2和图3描述的方法。改变频道的命令可以由用户发出并且经由用户接口(107)接收，或者例如在设置了用于记录和/或显示视频的计时器的情况下由处理器发出。
在时间t0，处理器102经由IR接收器107接收频道改变命令(步骤301)。响应于用户命令，处理器102控制(步骤302)前端101的调谐器，并且因此开始接收关于在所请求的电视频道上广播的电视节目的视频包。
在易失性存储器1031中缓冲基本视频包(步骤303)。
当接收到视频包时，该方法因此用于启动定时器以检查是否在预定时间(t1)之前接收到音频包。该计时器在图3中由方框304和方框305表示。
因此，在t0到t1的时间间隔期间，处理器102检查是否接收到音频包(步骤304)。如果接收到音频包，则输出同步的音频和视频(步骤306)。
如果在t1之前没有接收到音频和视频，则该方法继续执行步骤305以检查时间间隔t1是否尚未过去。如果从接收到第一视频包起过去了t1，则处理器在时间t1开始输出(步骤307)第一视频帧，在下文中也被称为中间视频帧。中间视频帧是根据接收到的视频包产生的，因此在接收到音频包之前被输出用于显示。在优选实施例中，中间视频输出的开始时间t1优选地被选择为PTS与PCR之间的时间差、和500ms中的最小时间：t1＝min(500ms，PTS-PCR)，其中PTS(“呈现时间戳”)和PCR(“节目时钟参考”)是由ISO／IEC13818-1：1994(E)定义的MPEG编码的值。
如可从图2中看出的，以降低的帧率输出视频帧。电视频域中最常用的帧率一般是24FPS(帧每秒)或25FPS或30FPS，然而本发明应用于任何帧率，因此在下面的示例中，视频信号的正常帧率被归一化为1。考虑到正常帧率为1，在图2的实施例中，初始以等于0.2(也就是最终帧率的五分之一)的帧率输出视频帧。
一旦输出与当前显示的视频同步的音频数据，则增加(步骤308)帧率以在时间t3达到帧率1。换句话说，增加帧率以达到最终帧率。从逻辑上看，创建循环，其中在帧率增加之后，进行检查(步骤309)以验证是否已经接收到准备与视频帧同步的音频包。如果已经接收到准备与视频帧同步的音频包，则输出同步的音频和视频(步骤310)，如果没有接收到准备与视频帧同步的音频包，则重复所述循环并且增加帧率。
优选地，帧率根据单调规律增加。
优选地，帧率的增加是指数级的。
在图2的实施例中，在时间t2接收到第一音频包，然而第一音频包将与已经显示的帧有关，因此不输出第一音频包。因为在时间t2仍然以降低的帧率显示视频帧，所以在时间t3音频包与视频帧同步并准备好输出。
由于在音频与视频(t0-t2)之间的延迟是未知的，所以帧率的增加遵照预定规律，这基于实验分析，以及基于音频将在视频之后2秒到达的预期，换句话说t2＝2s。
在一个优选的实施例中，视频帧在0.5s的延迟(t1)之后输出，而帧率在t1到t1+0.5s期间从50％增加到75％，并且在t1+0.5s到t1+1s期间从75％增加到90％，以及在t1+1s到t1+1.5s期间从90％增加到95％。
在一个优选的实施例中，帧率增量遵照如下规律：根据该规律，帧率在预定的时间间隔(如1.5s)内从第一预定值(优选地包括在20％与50％之间)增加到小于100％的第二预定值。在该预定的时间间隔之后，帧率保持于第二预定值，从而允许更容易与如图4所示的音频同步，其中音频被示出为在等于2.2s的时间t2到达。这在图3中由验证步骤311表示，其中在步骤310之后检查频率速率(F)是否已经达到该第二预定值，即其在同步的音频和视频被输出之前的最大值。
在图4的实施例中，视频在时间t1后0.5s以等于最终帧率50％的帧率输出。然后，帧率增加到90％，该值在时间t4＝2s时达到。然后，帧率保持在90％，直至处理器102能够输出同步的音频和视频(时间t3)为止。如从图5中可以看出，一旦音频与视频可以同步输出，视频输出帧率立即提高到最终帧率；因此，帧率提高到最终值仅依赖于可与视频同步的音频的可用性，因此它与t0和t3之间的帧率增加规律无关。
图5示出下述情况，其中音频在预期之前到达，因此帧率已经完成了其增量规律。在这个例子中，帧率根据与图4相同的规律增加，但声音在等于1.5s的时间t2到达，因此处理器102准备好在1.6s之后输出同步的音频和视频。
虽然已参考特定的优选实施例描绘、描述以及限定了本文中提出的本发明，但是上述说明书中的这些参考文献和实施示例并不意味着对本发明的任何限制。然而，明显的是，可以在不偏离技术构思的更广泛的范围的情况下做出各种修改和变化。
所提出的优选实施例只是示例性的，而不是穷举本文中所提出的技术构思的范围。因此，保护范围不限于说明书中描述的优选实施例，而是仅由下面的权利要求限定。
本领域技术人员可以容易认识到，用于频道改变的上述设备和方法可以由一个或更多个计算机程序来执行和/或控制。这样的计算机程序通常通过利用计算装置中的计算资源来执行，计算装置例如为个人计算机、个人数字助理、蜂窝电话、数字电视的接收器和解码器等。应用程序存储在诸如闪速存储器的非易失性存储器、或诸如RAM的易失性存储器中，并且由处理器执行。这些存储器是示例性的记录介质，用于存储包括计算机可执行指令的计算机程序，所述计算机可执行指令执行根据本文中所提出的技术构思的计算机实现的方法的所有步骤。

Claims (15)

1.一种用于改变电视设备的频道的方法，包括以下步骤：
a)调谐到期望的频道(302)，
b)接收在期望的频道中传送的电视流的音频包和视频包，
c)将视频包(303)和音频包分别缓冲在视频缓冲区和音频缓冲区中，
d)根据缓冲的视频包产生视频输出(307)，
e)将视频输出帧率(308)从第一帧率增加到预定的最终帧率，
f)根据缓冲的音频包产生音频输出，音频输出与视频输出(310)同步，
所述方法的特征在于：一旦能产生与视频输出(309，310)同步的音频输出，就将视频输出帧率提高到最终帧率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当能输出与视频输出同步的音频时，将视频输出帧率与视频当前被输出的帧率无关地提高到最终帧率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，视频输出帧率根据单调规律增加(308)，直到产生了同步的音频输出和视频输出为止。
4.根据权利要求3的方法，其中，所述中间帧率增加到第二预定值(308)，并且其中，所述帧率保持恒定于所述第二预定值，直到接收到音频包并且输出同步的音频和视频为止。
5.根据权利要求4的方法，其中所述第二预定值低于所述最终帧率。
6.根据权利要求1或2或3或4的方法，其中所述单调规律是指数级的。
7.根据之前权利要求中任一项所述的方法，其中在从接收到第一视频包起的预定时间间隔(t1)之后产生所述中间视频输出。
8.一种包括程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码装置用于执行如权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤。
9.一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令当在计算机上运行时执行根据权利要求1至7中任一项所述的计算机实现的方法的所有步骤。
10.一种电视设备，包括：
-输入模块(101，106，104)，用于接收包括电视频道的音频包和视频包的传输流，
-存储器模块(103)，用于缓冲接收到的音频包和视频包，
-视频输出模块(106)，
-音频输出模块(105)，
-用户接口模块(107)，用于接收用户命令以改变电视频道，
-控制单元(102)，可操作地连接到输入模块(101)、用户接口模块(107)、存储器模块(103)、音频输出模块和视频输出模块(106)，
其中，所述控制单元(102)适合于将输入模块(101)调谐到用户选择的电视频道上，并且分别在所述音频模块(105)和所述视频模块(106)上产生同步的音频输出和视频输出，以及其中，所述控制单元还适于产生具有第一帧率的视频输出(307)并且将视频输出帧率从所述第一帧率增加(308)到预定的最终帧率，
所述电视设备的特征在于，控制单元适于：一旦所述存储器模块包含能被控制单元处理以产生同步的音频输出和视频输出的音频包和视频包，就将视频输出帧率提高到最终帧率。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当能输出与视频输出同步的音频时，立即将视频输出帧率与视频被输出的帧率无关地提高到最终帧率。
12.根据权利要求10或11所述的电视设备，其中，所述控制单元(102)适于在产生所述同步的音频输出和视频输出之前根据单调规律增加所述视频输出帧率。
13.根据权利要求10或11所述的电视设备，其中，所述控制单元(102)适于将所述视频输出帧率增加到第二预定值，并且还适于将所述帧率保持恒定于所述第二预定值，直到所述控制单元准备好产生所述同步的音频输出和视频输出为止。
14.根据权利要求13所述的电视设备，其中所述第二预定值低于所述最终帧率。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的电视设备，其中所述控制单元(102)适于在从接收到第一视频包起的预定时间间隔(t1)之后产生所述中间视频输出。
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